很早我们就知道，水是不导电的，除非水里有杂质。但世界上自然形成的水不可能没有杂质，所以水又都是导电的。曾经听说有人到水库钓鱼，没想到却一命呜呼，原来是没选好位置，鱼线拉到高压线上，触电身亡，水中的杂质如此害人啊。
那么是不是纯水就真的不导电了呢？答案是否定的。200年前，德国化学家T·格罗特斯提出了格罗特斯机制，认为水分子可以通过传递富余质子导电。当然纯水的导电能力非常差，但它却是一种很好的离子溶剂，比如溶解的盐和金属离子，其导电性能就非常好。但是，尽管这种机制在生物学和化学中至关重要，水传导电的方式却从未在分子层面上真正被理解过。
近日，耶鲁大学化学教授马克·约翰逊领导的一个团队，利用极其牛掰的设备，在非常极端的条件下，深入分子尺度的微观世界“现场观摩”，第一次拍到了水分子中质子传递过程的光谱快照，研究发表在《科学》杂志上。
（牛顿摆）
科学家们用氢的同位素氘制成重水分子，将其冻结在绝对零度附近的极限状态。这种技术是约翰逊和他的团队专门开发的，可以通过快速冷冻的方法将化学过程瞬间冻结，方便设备拍照观察。通过这种方法，他们发现质子的传递过程有点像牛顿摆，几个球用线悬挂呈一条直线，拉开一个球撞击这些球，只有最后一个会弹开，其它的不受影响。
其实还有一个更简单的比喻，许多氧原子站成一排，左手一个氢核（质子），右手一个氢核，这时不知哪个天杀的又扔了个氢核过来，其中一个氧原子只好临时长出一只手来接住，马上就觉得太烫手了，赶紧把原来手上的一个氢核扔给旁边的氧原子，所有氧原子都照此法动作，质子就被传递过去了，由于质子带正电荷，所以就形成了电荷的传导。
（哪个天杀的在乱扔质子？）
这种机制实际在自然界经常发生，比如生物体细胞内的质子传导，光线撞击视网膜的时候等。质子传导和质子导电材料也在燃料电池、电化学传感器、水蒸汽电解以及生物系统中起着越来越重要的作用，比如未来的氢能源电池。约翰逊团队使用的技术也是革命性的，它对我们研究水的其它性质，比如水在碳纳米管中105摄氏度时不沸腾反而冻结，以及物质在微观状态下的性质提供了强大的工具。可参见笔者另一篇文章《》。
这一牛掰设备拍到的光谱快照目前并未放出，故仅以示意图代替。
联系客服
